(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスの膨張による爆発および粒子による汚染を起こしにくいペデスタルを提供する。【解決手段】ペデスタルは、内部から処理室１６内へガスを排出するための開口部１４２を有する。開口部１４２には、開口部１４２を覆って管１２２内に密閉された被焼結セラミックまたはガラスディスクの形態のフィルタ１３０を設けて、ペデスタル内に存在する粒子の通過を妨げる。フィルタが粒子を濾過することにより汚染源が取り除かれるので、処理室内においてウエハに高品質の処理を行い得る。【選択図】図１Ｂ
2007258696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理炉の処理室内にウエハボートを支持しその上に重ねるためのペデスタルであって、
前記ペデスタルの壁を画定する容器と、
前記容器の面にある外部開口部と、
前記開口部を通るガスの流れを濾過するように構成された粒子フィルタと、
を備えるペデスタル。
【請求項２】
前記粒子フィルタは、前記ペデスタルの内部から流出するガスのための単独の出口となるように構成される請求項１に記載のペデスタル。
【請求項３】
前記フィルタは、被焼結材料を含む請求項１に記載のペデスタル。
【請求項４】
前記被焼結材料は、焼結セラミックを含む請求項３に記載のペデスタル。
【請求項５】
前記被焼結材料は、焼結ガラス粉末を含む請求項３に記載のペデスタル。
【請求項６】
前記フィルタは、孔のサイズが約３０μｍ以下である多孔質材料を含む請求項１に記載のペデスタル。
【請求項７】
前記孔のサイズは、約２０μｍ以下である請求項６に記載のペデスタル。
【請求項８】
前記最大の孔のサイズは、約１６μｍ以下である請求項７に記載のペデスタル。
【請求項９】
前記フィルタは、孔のサイズが前記フィルタの厚さの約１０分の１またはそれよりも小さい多孔質材料を含む請求項１に記載のペデスタル。
【請求項１０】
前記フィルタは、孔のサイズが前記フィルタの厚さの約１００分の１またはそれよりも小さい多孔質材料を含む請求項９に記載のペデスタル。
【請求項１１】
前記フィルタは、０．３μｍまたはそれよりも大きい粒子を遮断するように構成される請求項１に記載のペデスタル。
【請求項１２】
前記フィルタは、前記ペデスタルの壁から離れている請求項１に記載のペデスタル。
【請求項１３】
前記開口部は、ガスが、前記容器に取り付けられた管と連通し、当該管は、前記容器の内部に延びる請求項１に記載のペデスタル。
【請求項１４】
前記管は、前記容器の中を延び外部開口部内において終わるチャネルとガスが連通する請求項１３に記載のペデスタル。
【請求項１５】
前記管は、円筒形であり、前記フィルタは、前記管内に配置されるディスクである請求項１３に記載のペデスタル。
【請求項１６】
前記管は、前記管に融合される請求項１５に記載のペデスタル。
【請求項１７】
前記管は、石英からなる請求項１３に記載のペデスタル。
【請求項１８】
前記開口部は、前記ペデスタルの下方部分に設けられる請求項１に記載のペデスタル。
【請求項１９】
前記開口部は、前記ペデスタルの底面に設けられる請求項１８に記載のペデスタル。
【請求項２０】
前記ペデスタルの内側には、石英発泡材、高気孔率のＡｌ２Ｏまたはそれらの組み合わせを含む断熱材が設けられる請求項１に記載のペデスタル。
【請求項２１】
前記容器は、石英からなる請求項１に記載のペデスタル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、半導体基板処理用の縦型炉に関し、特に、当該縦型炉内でウエハボートを支持するペデスタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハボートを縦型炉内で用いる高温処理の場合、当該ウエハボートを支持し縦型炉の底部に断熱プラグを形成するために、ペデスタルが上記縦型炉の下端部に用いられることが一般的である。このようなペデスタルは、石英容器の内側に断熱材を含み、当該石英容器がウエハボートを支持し、断熱材が断熱をし得ることが一般である。
【０００３】
このようなペデスタルを有する炉を図１Ａに示す。炉全体を参照番号１で示し、炉にはペデスタル９０が設けられている。プロセスチューブ１０は、チューブ１０の上端から内部にガスを給送するガス送り込み管１２を含み、チューブ１０は、フランジ１４により支持される。ガスは、図示していないガス排出管により、チューブ１０の下端から排出される。円筒形プロセスチューブ１０は、円筒形加熱コイル２０と、断熱材３０と、外壁部４０とにより囲まれている。金属のドアプレート５０は、固定石英ドアプレート６０を支持し、その中央領域にボート回転用の軸受７０を含む。軸受７０は、回転する石英ドアプレート８０を支持し、当該ドアプレート８０が、ペデスタル９０を支持する。ペデスタル９０は、ウエハボート２００を支持する。ペデスタル９０およびウエハボート２００は、昇降機構（図示せず）の助けを借りて、炉１内に出し入れし得る。ウエハボート２００は、バッチ処理室または反応空間１６内に、すなわち、半導体製造工程中に処理ガスがウエハ（図示せず）と相互作用し得る炉１内の容積内に押し出される。ここに示す炉１、プロセスチューブ１０、ペデスタル９０およびドアプレートが、ともに反応空間１６を画定することが理解される。
【０００４】
ペデスタル９０内の断熱材は、セラミックフォームまたはセラミック繊維材料などの、高気孔率の材料であることが一般的である。その材料は、石英発泡材（quartz foam）、高気孔率のＡｌ２Ｏ３、または複数の高気孔率の材料からなる混合物などの種々の材料であり得る。断熱材は、開放気孔の割合が高く面積が広いので、材料を処理ガスにさらすことは望ましくなく、断熱材は、石英容器９２内に配置されることが一般的である。しかしながら、ペデスタル９０を炉１などの高温の炉内に入れると、ペデスタル９０は高温になり、石英容器９２内に存在するガスが、膨張する。処理室が例えば、約１０００oＣの温度の場合、また、ペデスタル９０内におけるガスの内圧が室内気温でほぼ大気圧の場合、ガスの内圧が加熱により上昇することによって、ペデスタルが爆発する恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この爆発を妨げるために取り得る１つの方法として、製造中にペデスタルを排気することがある。しかしながら、これは、複雑で、ペデスタルは、使用中にガスを漏出させないとも限らず、ガスがペデスタル内に漏出して後に膨張した場合、爆発などの災害を生じる結果をなりかねない。
【０００６】
取り得る別の方法として、圧力調整用開口部を石英容器内に設けて、ペデスタル内のガスが膨張すると、ガスをペデスタルから処理室内に排出して、その結果、ペデスタル内の圧力をほぼ大気圧に維持することがある。圧力調整用開口部を、ガス排出部に近くウエハからは比較的遠いペデスタルの下側に設け得る。残念なことに、膨張するガスとともに、多くの粒子もペデスタル内部から処理室内へ排出されるようである。粒子は、ペデスタルの底部に閉じ込めることは困難であり、最終的に処理室中に分散する恐れがある。これらの粒子は、処理室内において処理されるウエハ上に発見される場合があり、このことは、粒子が処理結果の質を落としかねないので望ましくない。望ましくないことだが、断熱材は、ウエハを汚染し続ける粒子源となる恐れがある。
【０００７】
したがって、爆発しにくく汚染粒子源にならない炉のペデスタルが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ペデスタルの石英容器には、フィルタを備える圧力調整用開口部が設けられ、このフィルタは、ガスを通し得るので、膨張するガスをペデスタルの内部から排出させ得るが、粒子は通さない。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、半導体処理システムが提供される。本システムは、バッチ処理室と、処理室に収容されるように構成されたウエハボートと、を備える。処理室内においてウエハボートを支持するためのペデスタルが、提供される。ペデスタルは、内部にガス用容積を有する容器を含む。容器の壁は、ガスを内部容積と連通させる外部開口部を含む。外部開口部は、ガスを内部容積から排出させるための流路を画定する。ペデスタルは、さらに流路に配置された粒子フィルタを備える。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、半導体処理炉の処理室内に重ねて配置されるウエハボートを支持するためのペデスタルが、提供される。ペデスタルは、ペデスタルの壁と、容器の面の外部開口部とを画定する容器を含む。粒子フィルタは、開口部を通るガスの流れを濾過するように構成される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、半導体処理方法が提供される。本方法は、複数の半導体基板を収容するウエハボートを提供するステップを含む。ウエハボートは、中空のペデスタル上に支持される。ペデスタル内部から排出されるガスから、粒子が濾過される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、好ましい実施形態の詳細な説明および添付の図面からさらによく理解されるだろう。図面は、本発明のある実施形態を図示しており、本発明を限定する意図はない。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、ペデスタルに圧力調整用開口部が設けられ、次に、当該圧力調整用開口部には、ガスが開口部を通って流れる流路に、粒子フィルタが設けられる。フィルタは、ペデスタル内の粒子を通さないことが好ましい。フィルタは、ペデスタルからの粒子の漏出およびペデスタルを収容する炉の反応空間内への粒子の漏出を最小限にするかなくすことが好ましい。したがって、半導体基板、例えば、炉内において処理される半導体ウエハの、粒子による汚染は、減少するので、例えば約１０００℃以上の温度での処理を含めた高温処理中などにおける処理結果の質を高めることができる。
【００１４】
ここで図面を参照し、当該図面では、同様の部分には同様の番号を使用する。
【００１５】
図１Ｂ、図２および図３を参照すると、本発明の好ましい実施形態に係るペデスタル１００が示されている。図１Ｂに示すように、炉１などの既存の炉内において使用するためのペデスタル９０（図１Ａ）などの既存のペデスタルに代えて、ペデスタル１００を直接使用し得ることが好ましい。ペデスタル１００は、好ましくは石英からなる容器１２０内に配置される断熱材１１０を含む。断熱材１１０は、多孔質であることが好ましく、上述の断熱材９０（図１Ａ）と同様であり得、石英発泡材、高気孔率のＡｌ２Ｏ３、または複数の高気孔率の材料からなる混合物などの高気孔率の材料であることが一般的である。凹所１１２は、排出管１２２を収容するように、ここに示す断熱材１１０のブロックに形成されて、排出管１２２は、ここに示す実施形態では、石英シリンダであり、容器１２０の面に垂直なシリンダ軸線で、容器１２０の底部の内側の面に溶接される。粒子フィルタ１３０は、ディスク状であり得、排出管１２２内に配置される。フィルタディスク１３０および排出管１２２は、容器１２０から流出するガスが、フィルタディスク１３０を通って流れるような寸法および形状であることが好ましい。フィルタディスク１３０の外径を排出管１２２の内径と等しくして、ディスク１３０で排出管１２２の内側の空間を２つの部分に分けた結果、それらの２つの部分の間におけるガスの連通がフィルタディスク１３０を通ってのみ可能になり、容器１２０の複数の他の壁が気密になることが好ましい。
【００１６】
容器１２０にはまた、圧力調整チャネル１４０が設けられ、当該圧力調整チャネル１４０は、フィルタディスク１３０を通って流れるガスの出口になり得る。圧力調整チャネル１４０は、排出管１２２内にかつ容器１２０の内側の面に内側開口部１４２（図３）を有する。内側開口部１４２は、圧力調整チャネル１４０の第１の垂直部１４４、水平部１４５、および第２の垂直部１４６に通じ、外側開口部１４８に通じる。フィルタディスク１３０によって、ペデスタル１２０内部の粒子を容器１２０内に閉じ込めたままで、膨張するガスを、ペデスタル１２０の内部からチャネル１４０を通ってペデスタル１２０の外部に排出し得る。圧力調整チャネル１４０の外部排出用開口部１４８は、チャネル１４０を出るガスが、処理されるウエハから離れた場所において処理室１６（図１Ｂ）内に排出されるように、ペデスタル１２０の底部に配置されることが好ましい。
【００１７】
フィルタ１３０は、処理室１６（図１Ｂ）内における処理温度に耐え得、比較的高温に耐えることが好ましい。フィルタディスク１３０を形成するのに適する材料が、被焼結セラミックまたはガラス材料であり、焼結は、材料が多孔質になり、その多孔質材料を、ガスが通過し得る開放気孔構造にするように、行われる。多孔質のフィルタディスク１３０は、例えば、被焼結ガラス粉末からなり、孔のサイズが制御された多孔質フィルタディスクであり得、これは、ドイツ国クライノスタイムのＨｅｒａｅｕｓ  Ｑｕａｒｔｚｇｌａｓから市販品を入手し得る。ペデスタル１００内の断熱材１１０と対照的に、多孔質のフィルタディスク１３０は、純度および完全性が高いので、その結果、接触する流体内に粒子を容易に放出せず、濾過して粒子を取り除く。さらに、これらの多孔質フィルタディスクの別の好ましい特性は、溶接によって、排出管１２２を形成する石英などの純粋な被融合石英に比較的容易に接合し得ることである。
【００１８】
被焼結ガラス粉末からなるフィルタは、孔のサイズにより異なるが種々の応用に適する。例えば、非常に細かい材料（このサイズの孔は、分析化学において有用であり得る）を濾過または捕捉するために、孔のサイズが細かく約１００μｍ未満のフィルタディスクを使用し得る。また、多くの液体およびガスの分散および濾過の応用には、孔のサイズが大きく約１００〜５５０μｍのフィルタを使用する。ペデスタル１００における使用には、フィルタ１３０の孔のサイズが、約３０μｍ以下、さらに好ましくは約２０μｍ以下、さらに好ましくは約１６μｍ以下であることが好ましい。例えば、このように定められた孔のサイズを超えるサイズの孔の数がごくわずかあり、孔のサイズにいくらかばらつきが存在する場合があることが理解されるだろうが、一般に、定められた孔のサイズは、フィルタの複数の孔の実質的に最大のサイズである。
【００１９】
ペデスタル１００内に存在する粒子のサイズに基づいてフィルタディスク１３０の気孔率を選択することが、好ましい。孔は、濾過することが望ましい粒子のサイズと同様のサイズかまたはそれよりも小さいことが好ましい。最大の孔のサイズが約１０〜１６μｍである４番のフィルタディスクで良好な結果が得られることが分かった。これは、Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｑｕａｒｔｚｇｌａｓから現在入手可能である、孔のサイズが最小のフィルタディスクである。いくつかの粒子の寸法よりもこの孔のサイズはなお大きいが、多孔質フィルタからの粒子の通路が長くなるように十分フィルタディスクが厚い場合、これらの粒子は、多孔質フィルタディスクを容易に通過しないことが理解されるだろう。孔のサイズは、多孔質フィルタディスクの厚さの約１０分の１以下、さらに好ましくは１００分の１以下であり、多孔質フィルタディスクの厚さより小さいことが好ましい。
【００２０】
図２および図３に示す例示的実施形態では、フィルタディスク１３０は、直径が約３５ｍｍ、厚さが約４ｍｍである。別の寸法および設計にし得る、例えば、フィルタディスク１３０および結合される排出管１２２は、必ずしも円筒形ではなく、フィルタ１３０がペデスタル１００の内部から粒子を有効に濾過して除去し得る限り種々の他の形状であってもよいことが、当業者には分かるだろう。例えば、フィルタディスク１３０および／または排出管１２２は、四角形または長方形の場合がある。どんな形状でも、フィルタディスク１３０はプレート状であることが好ましい。他の実施形態では、容器１２０の一部分または容器１２０全体は、完全性の高い多孔質材料からなり得る。例えば、ペデスタル１００の底全体が、多孔質材料からなることにより、フィルタとして機能し得る。さらに他の実施形態では、容器１２０の石英材料の一部分を多孔質フィルタディスク１３０と交換することができ、その結果、多孔質フィルタディスクが、ペデスタル１２０内部を外部の環境から隔離し、多孔質フィルタディスク１３０または他の形状のフィルタプレートを通ってガス輸送のみを行い得る。ペデスタル１００に複数のフィルタプレートを設けかつ／またはペデスタル１００の複数の面に、フィルタとして機能する多孔質材料を設け得ることも理解されるだろう。
【００２１】
図４Ａおよび図４Ｂでは、フィルタディスク１３０の効果が分かる。０．３μｍまたはそれ以上のサイズの空中浮遊粒子が、縦型炉のプロセスチューブに連結された石英排出チャネル内に存在することが、測定された。排出チャネルの下流のバルブのスイッチが繰り返し切り換えられて、圧力の変動が繰り返される。圧力が降下することによって、ペデスタルの内部からガスが排出され、圧力が上昇することによって、ガスがペデスタル内に流れる。空中浮遊粒子が、規則的な時間の間隔で連続して測定された。圧力調整用開口部を有する通常のペデスタルの結果を図４Ａに示し、また好ましい実施形態に係る、圧力調整用開口部内にフィルタディスクを設けたペデスタルの結果を図４Ｂに示す。
【００２２】
粒子の数を減少させる際にフィルタが有効であることが観察し得ることが好ましい。図４Ｂは、特に図４Ａと比較してほんのわずかしか粒子が存在しないことを示す。図４Ｂにおいてｔ＝８００分で総数が多いことは、その時間にペデスタルおよびボートが動く（ペデスタルおよびボートが処理室内へ移動し次に処理室内へ戻る）ことによる可能性がある。よって、その時間に測定された粒子は、ペデスタルの内部から排出された粒子ではない可能性がある。他の時間、ボートおよびペデスタルは、処理チャンバへのドアを閉じて、処理室内の静止位置に維持される。通常のペデスタルは何ヶ月もの間使用されてきたが、それに対して、フィルタを有するペデスタルは使い古されないことを考慮すると、性能における差はさらにずっと顕著になる。通常のペデスタルでは、一般に、新しい場合、粒子の数が、ずっと増加し時間の経過とともに減少することを推測し得ることが、理解されるだろう。したがって、図４Ａに示す粒子のレベルは、これらのテストで使用したペデスタルが図４Ｂのテストで使用したペデスタルと同程度新しい場合、高くなる。しかしながら、フィルタを有するペデスタルによって、存在する粒子の数が劇的に減少し得ることが分かる。
【００２３】
本発明の範囲を逸脱せずに、上述の方法および構造に種々の変形、省略および追加を行ってよいことが理解されるだろう。すべてのこのような変形および変更は、添付の特許請求の範囲により定められる本発明の範囲内であると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】先行技術に係る、ペデスタルにボートを配置して設けた炉の概略側方断面図である。
【図１Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係る、ペデスタルにボートを配置して設けた炉の概略側方断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に係る、容器内の圧力調整用開口部内にフィルタを設けたペデスタルの概略側方断面図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態に係る、図２のフィルタおよびペデスタルの詳細な概略側方断面図である。
【図４Ａ】圧力調整用開口部内にフィルタのないペデスタルを有する炉内において時間の経過に伴って検出された空中浮遊粒子の数を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係る圧力調整用開口部内にフィルタを設けたペデスタルを有する炉内において時間の経過に伴って検出された空中浮遊粒子の数を示すグラフである。
【図１Ａ】
2007258696.tif 000003
【図１Ｂ】
2007258696.tif 000004
【図２】
2007258696.tif 000005
【図３】
2007258696.tif 000006
【図４Ａ】
2007258696.tif 000007
【図４Ｂ】
2007258696.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、半導体基板処理用の縦型炉に関し、特に、当該縦型炉内でウエハボートを支持するペデスタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハボートを縦型炉内で用いる高温処理の場合、当該ウエハボートを支持し縦型炉の底部に断熱プラグを形成するために、ペデスタルが上記縦型炉の下端部に用いられることが一般的である。このようなペデスタルは、石英容器の内側に断熱材を含み、当該石英容器がウエハボートを支持し、断熱材が断熱をし得ることが一般である。
【０００３】
このようなペデスタルを有する炉を図１Ａに示す。炉全体を参照番号１で示し、炉にはペデスタル９０が設けられている。プロセスチューブ１０は、チューブ１０の上端から内部にガスを給送するガス送り込み管１２を含み、チューブ１０は、フランジ１４により支持される。ガスは、図示していないガス排出管により、チューブ１０の下端から排出される。円筒形プロセスチューブ１０は、円筒形加熱コイル２０と、断熱材３０と、外壁部４０とにより囲まれている。金属のドアプレート５０は、固定石英ドアプレート６０を支持し、その中央領域にボート回転用の軸受７０を含む。軸受７０は、回転する石英ドアプレート８０を支持し、当該ドアプレート８０が、ペデスタル９０を支持する。ペデスタル９０は、ウエハボート２００を支持する。ペデスタル９０およびウエハボート２００は、昇降機構（図示せず）の助けを借りて、炉１内に出し入れし得る。ウエハボート２００は、バッチ処理室または反応空間１６内に、すなわち、半導体製造工程中に処理ガスがウエハ（図示せず）と相互作用し得る炉１内の容積内に押し出される。ここに示す炉１、プロセスチューブ１０、ペデスタル９０およびドアプレートが、ともに反応空間１６を画定することが理解される。
【０００４】
ペデスタル９０内の断熱材は、セラミックフォームまたはセラミック繊維材料などの、高気孔率の材料であることが一般的である。その材料は、石英発泡材（quartz foam）、高気孔率のＡｌ２Ｏ３、または複数の高気孔率の材料からなる混合物などの種々の材料であり得る。断熱材は、開放気孔の割合が高く面積が広いので、材料を処理ガスにさらすことは望ましくなく、断熱材は、石英容器９２内に配置されることが一般的である。しかしながら、ペデスタル９０を炉１などの高温の炉内に入れると、ペデスタル９０は高温になり、石英容器９２内に存在するガスが、膨張する。処理室が例えば、約１０００oＣの温度の場合、また、ペデスタル９０内におけるガスの内圧が室内気温でほぼ大気圧の場合、ガスの内圧が加熱により上昇することによって、ペデスタルが爆発する恐れがある。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５２５２０６２号明細書
【特許文献２】米国特許第５３０８９５５号明細書
【特許文献３】米国特許第５３２９０９５号明細書
【特許文献４】米国特許第５６０１４２８号明細書
【特許文献５】米国特許第５６６２４７０号明細書
【特許文献６】米国特許第５７５５５７０号明細書
【特許文献７】米国特許第５８４６０７３号明細書
【特許文献８】米国特許第６１９１３８８号明細書
【特許文献９】米国特許第６５６３６８６号明細書
【特許文献１０】米国特許第６９０２３９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この爆発を妨げるために取り得る１つの方法として、製造中にペデスタルを排気することがある。しかしながら、これは、複雑で、ペデスタルは、使用中にガスを漏出させないとも限らず、ガスがペデスタル内に漏出して後に膨張した場合、爆発などの災害を生じる結果をなりかねない。
【０００７】
取り得る別の方法として、圧力調整用開口部を石英容器内に設けて、ペデスタル内のガスが膨張すると、ガスをペデスタルから処理室内に排出して、その結果、ペデスタル内の圧力をほぼ大気圧に維持することがある。圧力調整用開口部を、ガス排出部に近くウエハからは比較的遠いペデスタルの下側に設け得る。残念なことに、膨張するガスとともに、多くの粒子もペデスタル内部から処理室内へ排出されるようである。粒子は、ペデスタルの底部に閉じ込めることは困難であり、最終的に処理室中に分散する恐れがある。これらの粒子は、処理室内において処理されるウエハ上に発見される場合があり、このことは、粒子が処理結果の質を落としかねないので望ましくない。望ましくないことだが、断熱材は、ウエハを汚染し続ける粒子源となる恐れがある。
【０００８】
したがって、爆発しにくく汚染粒子源にならない炉のペデスタルが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、ペデスタルの石英容器には、フィルタを備える圧力調整用開口部が設けられ、このフィルタは、ガスを通し得るので、膨張するガスをペデスタルの内部から排出させ得るが、粒子は通さない。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、半導体処理システムが提供される。本システムは、バッチ処理室と、処理室に収容されるように構成されたウエハボートと、を備える。処理室内においてウエハボートを支持するためのペデスタルが、提供される。ペデスタルは、内部にガス用容積を有する容器を含む。容器の壁は、ガスを内部容積と連通させる外部開口部を含む。外部開口部は、ガスを内部容積から排出させるための流路を画定する。ペデスタルは、さらに流路に配置された粒子フィルタを備える。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、半導体処理炉の処理室内に重ねて配置されるウエハボートを支持するためのペデスタルが、提供される。ペデスタルは、ペデスタルの壁と、容器の面の外部開口部とを画定する容器を含む。粒子フィルタは、開口部を通るガスの流れを濾過するように構成される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、半導体処理方法が提供される。本方法は、複数の半導体基板を収容するウエハボートを提供するステップを含む。ウエハボートは、中空のペデスタル上に支持される。ペデスタル内部から排出されるガスから、粒子が濾過される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、好ましい実施形態の詳細な説明および添付の図面からさらによく理解されるだろう。図面は、本発明のある実施形態を図示しており、本発明を限定する意図はない。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、ペデスタルに圧力調整用開口部が設けられ、次に、当該圧力調整用開口部には、ガスが開口部を通って流れる流路に、粒子フィルタが設けられる。フィルタは、ペデスタル内の粒子を通さないことが好ましい。フィルタは、ペデスタルからの粒子の漏出およびペデスタルを収容する炉の反応空間内への粒子の漏出を最小限にするかなくすことが好ましい。したがって、半導体基板、例えば、炉内において処理される半導体ウエハの、粒子による汚染は、減少するので、例えば約１０００℃以上の温度での処理を含めた高温処理中などにおける処理結果の質を高めることができる。
【００１５】
ここで図面を参照し、当該図面では、同様の部分には同様の番号を使用する。
【００１６】
図１Ｂ、図２および図３を参照すると、本発明の好ましい実施形態に係るペデスタル１００が示されている。図１Ｂに示すように、炉１などの既存の炉内において使用するためのペデスタル９０（図１Ａ）などの既存のペデスタルに代えて、ペデスタル１００を直接使用し得ることが好ましい。ペデスタル１００は、好ましくは石英からなる容器１２０内に配置される断熱材１１０を含む。断熱材１１０は、多孔質であることが好ましく、上述の断熱材９０（図１Ａ）と同様であり得、石英発泡材、高気孔率のＡｌ２Ｏ３、または複数の高気孔率の材料からなる混合物などの高気孔率の材料であることが一般的である。凹所１１２は、排出管１２２を収容するように、ここに示す断熱材１１０のブロックに形成されて、排出管１２２は、ここに示す実施形態では、石英シリンダであり、容器１２０の面に垂直なシリンダ軸線で、容器１２０の底部の内側の面に溶接される。粒子フィルタ１３０は、ディスク状であり得、排出管１２２内に配置される。フィルタディスク１３０および排出管１２２は、容器１２０から流出するガスが、フィルタディスク１３０を通って流れるような寸法および形状であることが好ましい。フィルタディスク１３０の外径を排出管１２２の内径と等しくして、ディスク１３０で排出管１２２の内側の空間を２つの部分に分けた結果、それらの２つの部分の間におけるガスの連通がフィルタディスク１３０を通ってのみ可能になり、容器１２０の複数の他の壁が気密になることが好ましい。
【００１７】
容器１２０にはまた、圧力調整チャネル１４０が設けられ、当該圧力調整チャネル１４０は、フィルタディスク１３０を通って流れるガスの出口になり得る。圧力調整チャネル１４０は、排出管１２２内にかつ容器１２０の内側の面に内側開口部１４２（図３）を有する。内側開口部１４２は、圧力調整チャネル１４０の第１の垂直部１４４、水平部１４５、および第２の垂直部１４６に通じ、外側開口部１４８に通じる。フィルタディスク１３０によって、ペデスタル１２０内部の粒子を容器１２０内に閉じ込めたままで、膨張するガスを、ペデスタル１２０の内部からチャネル１４０を通ってペデスタル１２０の外部に排出し得る。圧力調整チャネル１４０の外部排出用開口部１４８は、チャネル１４０を出るガスが、処理されるウエハから離れた場所において処理室１６（図１Ｂ）内に排出されるように、ペデスタル１２０の底部に配置されることが好ましい。
【００１８】
フィルタ１３０は、処理室１６（図１Ｂ）内における処理温度に耐え得、比較的高温に耐えることが好ましい。フィルタディスク１３０を形成するのに適する材料が、被焼結セラミックまたはガラス材料であり、焼結は、材料が多孔質になり、その多孔質材料を、ガスが通過し得る開放気孔構造にするように、行われる。多孔質のフィルタディスク１３０は、例えば、被焼結ガラス粉末からなり、孔のサイズが制御された多孔質フィルタディスクであり得、これは、ドイツ国クライノスタイムのＨｅｒａｅｕｓ  Ｑｕａｒｔｚｇｌａｓから市販品を入手し得る。ペデスタル１００内の断熱材１１０と対照的に、多孔質のフィルタディスク１３０は、純度および完全性が高いので、その結果、接触する流体内に粒子を容易に放出せず、濾過して粒子を取り除く。さらに、これらの多孔質フィルタディスクの別の好ましい特性は、溶接によって、排出管１２２を形成する石英などの純粋な被融合石英に比較的容易に接合し得ることである。
【００１９】
被焼結ガラス粉末からなるフィルタは、孔のサイズにより異なるが種々の応用に適する。例えば、非常に細かい材料（このサイズの孔は、分析化学において有用であり得る）を濾過または捕捉するために、孔のサイズが細かく約１００μｍ未満のフィルタディスクを使用し得る。また、多くの液体およびガスの分散および濾過の応用には、孔のサイズが大きく約１００〜５５０μｍのフィルタを使用する。ペデスタル１００における使用には、フィルタ１３０の孔のサイズが、約３０μｍ以下、さらに好ましくは約２０μｍ以下、さらに好ましくは約１６μｍ以下であることが好ましい。例えば、このように定められた孔のサイズを超えるサイズの孔の数がごくわずかあり、孔のサイズにいくらかばらつきが存在する場合があることが理解されるだろうが、一般に、定められた孔のサイズは、フィルタの複数の孔の実質的に最大のサイズである。
【００２０】
ペデスタル１００内に存在する粒子のサイズに基づいてフィルタディスク１３０の気孔率を選択することが、好ましい。孔は、濾過することが望ましい粒子のサイズと同様のサイズかまたはそれよりも小さいことが好ましい。最大の孔のサイズが約１０〜１６μｍである４番のフィルタディスクで良好な結果が得られることが分かった。これは、Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｑｕａｒｔｚｇｌａｓから現在入手可能である、孔のサイズが最小のフィルタディスクである。いくつかの粒子の寸法よりもこの孔のサイズはなお大きいが、多孔質フィルタからの粒子の通路が長くなるように十分フィルタディスクが厚い場合、これらの粒子は、多孔質フィルタディスクを容易に通過しないことが理解されるだろう。孔のサイズは、多孔質フィルタディスクの厚さの約１０分の１以下、さらに好ましくは１００分の１以下であり、多孔質フィルタディスクの厚さより小さいことが好ましい。
【００２１】
図２および図３に示す例示的実施形態では、フィルタディスク１３０は、直径が約３５ｍｍ、厚さが約４ｍｍである。別の寸法および設計にし得る、例えば、フィルタディスク１３０および結合される排出管１２２は、必ずしも円筒形ではなく、フィルタ１３０がペデスタル１００の内部から粒子を有効に濾過して除去し得る限り種々の他の形状であってもよいことが、当業者には分かるだろう。例えば、フィルタディスク１３０および／または排出管１２２は、四角形または長方形の場合がある。どんな形状でも、フィルタディスク１３０はプレート状であることが好ましい。他の実施形態では、容器１２０の一部分または容器１２０全体は、完全性の高い多孔質材料からなり得る。例えば、ペデスタル１００の底全体が、多孔質材料からなることにより、フィルタとして機能し得る。さらに他の実施形態では、容器１２０の石英材料の一部分を多孔質フィルタディスク１３０と交換することができ、その結果、多孔質フィルタディスクが、ペデスタル１２０内部を外部の環境から隔離し、多孔質フィルタディスク１３０または他の形状のフィルタプレートを通ってガス輸送のみを行い得る。ペデスタル１００に複数のフィルタプレートを設けかつ／またはペデスタル１００の複数の面に、フィルタとして機能する多孔質材料を設け得ることも理解されるだろう。
【００２２】
図４Ａおよび図４Ｂでは、フィルタディスク１３０の効果が分かる。０．３μｍまたはそれ以上のサイズの空中浮遊粒子が、縦型炉のプロセスチューブに連結された石英排出チャネル内に存在することが、測定された。排出チャネルの下流のバルブのスイッチが繰り返し切り換えられて、圧力の変動が繰り返される。圧力が降下することによって、ペデスタルの内部からガスが排出され、圧力が上昇することによって、ガスがペデスタル内に流れる。空中浮遊粒子が、規則的な時間の間隔で連続して測定された。圧力調整用開口部を有する通常のペデスタルの結果を図４Ａに示し、また好ましい実施形態に係る、圧力調整用開口部内にフィルタディスクを設けたペデスタルの結果を図４Ｂに示す。
【００２３】
粒子の数を減少させる際にフィルタが有効であることが観察し得ることが好ましい。図４Ｂは、特に図４Ａと比較してほんのわずかしか粒子が存在しないことを示す。図４Ｂにおいてｔ＝８００分で総数が多いことは、その時間にペデスタルおよびボートが動く（ペデスタルおよびボートが処理室内へ移動し次に処理室内へ戻る）ことによる可能性がある。よって、その時間に測定された粒子は、ペデスタルの内部から排出された粒子ではない可能性がある。他の時間、ボートおよびペデスタルは、処理チャンバへのドアを閉じて、処理室内の静止位置に維持される。通常のペデスタルは何ヶ月もの間使用されてきたが、それに対して、フィルタを有するペデスタルは使い古されないことを考慮すると、性能における差はさらにずっと顕著になる。通常のペデスタルでは、一般に、新しい場合、粒子の数が、ずっと増加し時間の経過とともに減少することを推測し得ることが、理解されるだろう。したがって、図４Ａに示す粒子のレベルは、これらのテストで使用したペデスタルが図４Ｂのテストで使用したペデスタルと同程度新しい場合、高くなる。しかしながら、フィルタを有するペデスタルによって、存在する粒子の数が劇的に減少し得ることが分かる。
【００２４】
本発明の範囲を逸脱せずに、上述の方法および構造に種々の変形、省略および追加を行ってよいことが理解されるだろう。すべてのこのような変形および変更は、添付の特許請求の範囲により定められる本発明の範囲内であると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】先行技術に係る、ペデスタルにボートを配置して設けた炉の概略側方断面図である。
【図１Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係る、ペデスタルにボートを配置して設けた炉の概略側方断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に係る、容器内の圧力調整用開口部内にフィルタを設けたペデスタルの概略側方断面図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態に係る、図２のフィルタおよびペデスタルの詳細な概略側方断面図である。
【図４Ａ】圧力調整用開口部内にフィルタのないペデスタルを有する炉内において時間の経過に伴って検出された空中浮遊粒子の数を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係る圧力調整用開口部内にフィルタを設けたペデスタルを有する炉内において時間の経過に伴って検出された空中浮遊粒子の数を示すグラフである。
【外国語明細書】
2007258696000001.pdf
2007258696000002.pdf
2007258696000003.pdf
2007258696000004.pdf